Définition
Structure du globe terrestre
Le globe terrestre est constitué de différentes couches concentriques qui incluent la croûte, le manteau et le noyau.
Ondes sismiques
Les ondes sismiques sont des vibrations de l'écorce terrestre produites lors de séismes. Elles se divisent en ondes P (primaires) et ondes S (secondaires).
Les ondes sismiques et structure du globe
Les ondes sismiques jouent un rôle crucial dans la compréhension de la structure interne de la Terre. En se propageant à travers les différentes couches de la planète, ces ondes révèlent des informations sur la composition et l'état physique des matériaux traversés. Il existe deux principaux types d'ondes sismiques : les ondes P, qui sont les premières à arriver et peuvent se propager dans les liquides et les solides, et les ondes S, qui suivent les ondes P mais ne se propagent pas dans les liquides.
Identification des discontinuités par les ondes sismiques
Les discontinuités sismiques sont des zones de changement brusque de composition ou d'état physique à l'intérieur de la Terre, identifiables grâce à la réfraction et à la réflexion des ondes sismiques. Les principales discontinuités identifiées sont la discontinuité de Mohorovičić (Moho) qui sépare la croûte du manteau et la discontinuité de Gutenberg qui sépare le manteau du noyau.
Les différentes enveloppes du globe
La Terre est composée de plusieurs enveloppes : la croûte terrestre, le manteau et le noyau. La croûte terrestre est la couche extérieure, divisée en croûte continentale et croûte océanique, chacune ayant des caractéristiques distinctes. Le manteau est situé sous la croûte et compose la plus grande partie du volume terrestre. Enfin, le noyau, divisé en noyau externe liquide et noyau interne solide, se trouve au centre.
Lithosphères continentale et océanique
La lithosphère est la couche solide extérieure de la Terre, incluant la croûte et la partie supérieure du manteau. Elle est divisée en lithosphère continentale, composée principalement de roches granitiques, et lithosphère océanique, principalement constituée de basalte et de gabbro. Ces structures sont rigides et reposent sur l'asthénosphère plus ductile.
Identification de la lithosphère et de l'asthénosphère
La lithosphère est identifiée par sa rigidité et sa capacité à se comporter comme une plaque tectonique. En dessous, l'asthénosphère est moins rigide, ce qui permet aux plaques lithosphériques de se déplacer. Cette notion de ductilité de l’asthénosphère est identifiable par la vitesse plus lente des ondes sismiques.
Distribution modale des altitudes
La distribution modale des altitudes sur Terre montre deux grandes zones : les bassins océaniques avec une altitude modale autour de -4 km et les continents avec une altitude modale d'environ 0,8 km. Cette bimodalité reflète la différence entre les croûtes océaniques et continentales.
Composition des lithosphères continentales et océaniques
La lithosphère continentale est composée principalement de roches granitiques, riches en silice et aluminium, alors que la lithosphère océanique est constituée de roches basaltiques plus denses, riches en fer et magnésium. Cette différence de composition influence la densité et l’altitude des croûtes.
Propriétés géothermiques de la Terre
Les propriétés géothermiques de la Terre incluent le gradient géothermique, qui décrit l'augmentation de température avec la profondeur, et le flux géothermique, qui mesure l'évacuation de la chaleur terrestre vers la surface. Ces propriétés sont cruciales pour comprendre la convection dans le manteau et le déplacement des plaques tectoniques.
Géotherme, gradient et flux géothermiques
Le géotherme est la courbe décrivant l'évolution de la température à l'intérieur de la Terre en fonction de la profondeur. Le gradient géothermique est la variation de température par unité de profondeur. Généralement, ce gradient est plus élevé près de la surface. Le flux géothermique quantifie le transfert de chaleur par conduction de l’intérieur de la Terre vers la surface.
Échanges de chaleur par convection et conduction
La Terre évacue sa chaleur interne par deux mécanismes principaux : la conduction et la convection. La conduction est le transfert de chaleur au sein d'un matériau, tandis que la convection implique le mouvement de masse de matériaux plus chauds et moins denses qui se déplacent vers le haut, un processus majeur dans le manteau terrestre, contribuant au déplacement des plaques tectoniques.
Anomalies par rapport au modèle REM
Les anomalies sismiques et thermiques par rapport au modèle REM (Reference Earth Model) indiquent des variations locales dans la composition, la température et la dynamique de l'intérieur de la Terre. Ces anomalies aident à identifier des zones de subduction, des panaches mantéliques ou des hétérogénéités de la densité dans le manteau.
A retenir :
Au sein de ce chapitre, nous avons exploré la structure interne de la Terre révélée par les ondes sismiques. Nous avons vu comment ces ondes aident à identifier les discontinuités internes majeures telles que le Moho et la discontinuité de Gutenberg. La structure du globe est composée de plusieurs enveloppes : la croûte, le manteau, et le noyau, chacune ayant ses caractéristiques uniques. La différence fondamentale entre les lithosphères continentale et océanique découle de leur composition différente, influençant la densité et l'altitude. Les propriétés géothermiques et les mécanismes de transfert de chaleur, via conduction et convection, expliquent le comportement dynamique des couches terrestres et les mouvements des plaques tectoniques. Enfin, les anomalies par rapport au modèle REM enrichissent notre compréhension des processus internes terrestres.
